中國新型導(dǎo)電劑行業(yè)市場現(xiàn)狀、發(fā)展優(yōu)勢及競爭格局分析

中國新型導(dǎo)電劑行業(yè)市場現(xiàn)狀、發(fā)展優(yōu)勢及競爭格局分析

一、市場現(xiàn)狀

導(dǎo)電劑是添加在鋰離子電池電極中，以建立更高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高電池倍率性能和循環(huán)壽命的一種材料：與傳統(tǒng)的鉛酸（leadacid）、鎳鎘（Ni-Cd）和鎳氫（Ni-MH）電池等相比，鋰離子（Li-ion）電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、質(zhì)量輕、自放電小、無污染、無記憶效應(yīng)等突出特點，已廣泛應(yīng)用于移動電話、照相機、小型攝像機、筆記本電腦等3C數(shù)碼領(lǐng)域，作為動力電源在電動車中得到推廣，還將在儲能電站、智能電網(wǎng)、軍事、航天航空等領(lǐng)域逐步滲透。

新型導(dǎo)電劑材料性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料，碳納米管+石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑阻抗最低，在單一材料導(dǎo)電劑里碳納米管導(dǎo)電劑性能最優(yōu)。不同材料的導(dǎo)電劑體系阻抗不同，阻抗越低，代表導(dǎo)電性能越好。在單一材料導(dǎo)電劑里，碳納米管導(dǎo)電劑阻抗最低，性能最好，而石墨烯導(dǎo)電劑單獨使用時效果較差，主要是由于GN的二維片狀結(jié)構(gòu)，會對Li+產(chǎn)生位阻效應(yīng)，只有片徑小于或等于活性物質(zhì)粒徑時，位阻效應(yīng)才可以忽略；在復(fù)合材料導(dǎo)電劑里，碳納米管+石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑阻抗最低，性能最好，同時也可發(fā)現(xiàn)石墨烯配合顆粒狀或線狀導(dǎo)電劑使用時導(dǎo)電性能得到大大加強。

在實際應(yīng)用中，炭黑作為傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，應(yīng)用非常廣泛，價格比較穩(wěn)定，添加量一般比較大。石墨導(dǎo)電劑基本為人造石墨，顆粒比較大，有更好的壓縮性和分散性，可改善極片顆粒的壓實性能，同時用于負(fù)極更可提高負(fù)極容量，一般配合炭黑使用。隨著新能源汽車對鋰電池能量密度和續(xù)航里程要求的提高，導(dǎo)電性能更加優(yōu)異的碳納米管和石墨烯等新型導(dǎo)電劑越來越受到重視。相比傳統(tǒng)導(dǎo)電劑，新型導(dǎo)電劑對電池容量、倍率、循環(huán)有更加明顯的改善。

新型導(dǎo)電劑價格雖比傳統(tǒng)導(dǎo)電劑高，但添加量更小，隨著技術(shù)與工藝的成熟，未來應(yīng)用前景良好：電極中的導(dǎo)電劑添加量需適當(dāng)，含量太低會導(dǎo)致電子導(dǎo)電通道不足，不利于大電流充放電；含量過高則會降低活性物質(zhì)的相對含量，使電池容量降低。數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)炭黑導(dǎo)電劑在正極漿料中的添加比例在3%左右，而新型導(dǎo)電劑碳納米管和石墨烯的添加比例則能降低至0.5%~1.0%。雖然新型導(dǎo)電劑粉體價格比傳統(tǒng)導(dǎo)電劑要高許多，但要達相同導(dǎo)電性能，用量僅為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑的1/6~1/2。加上其導(dǎo)電性能極佳，能使鋰電池循環(huán)過程中保持良好的電子和離子傳導(dǎo)，從而大幅提升鋰電池的循環(huán)壽命，符合鋰電池特別是動力鋰電池對更高能量密度的要求。因此，隨著新型導(dǎo)電劑生產(chǎn)技術(shù)與工藝的愈發(fā)成熟，未來應(yīng)用會越來越廣泛。

動力鋰電池對能量密度的要求提高，新型導(dǎo)電劑替代傳統(tǒng)導(dǎo)電劑的趨勢已經(jīng)確立，未來碳納米管導(dǎo)電劑增長空間最大：目前制約新能源汽車發(fā)展的一個重要原因就是續(xù)航里程問題，而提升鋰電池的能量密度，增加同等重量的電池提供的帶電量，是解決續(xù)航里程問題最有效直接的手段。2017年2月，我國工信部、國家發(fā)改委、科技部、財政部四部委聯(lián)合發(fā)布《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》指出：到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量超過300wh/kg；系統(tǒng)比能量力爭達到260wh/kg、成本降至1元/wh以下。目前鋰電池正負(fù)極材料體系的能量密度面臨一定瓶頸，各鋰電池企業(yè)在研發(fā)正負(fù)極新材料體系的同時，均開始探索通過其他材料提升鋰電池能量密度。碳納米管憑借其較高長徑比的特性，相較于炭黑、石墨能夠進一步提高鋰電池的倍率性能，并可以通過更少的添加量來提升正極活性物質(zhì)含量，從而提升鋰電池能量密度。隨著三元正極材料成為主流的趨勢，適用于該正極材料的碳納米管導(dǎo)電劑會比適用于磷酸鐵鋰正極材料的石墨烯導(dǎo)電劑需求增長更快。因此，新型導(dǎo)電劑尤其是碳納米管導(dǎo)電劑未來替代效應(yīng)顯著，將進入快速增長期。中國動力鋰電池用碳納米管導(dǎo)電劑滲透率將由2018年的31.8%提升至2023年的82.2%，5年間增長50.4%；中國數(shù)碼電池用碳納米管導(dǎo)電劑滲透率將由2018年的18.0%提升至2023年的31.9%。

傳統(tǒng)導(dǎo)電劑高度依賴進口，新型導(dǎo)電劑以國產(chǎn)為主，導(dǎo)電劑國產(chǎn)化率逐年提高：在碳納米管等新型導(dǎo)電劑出現(xiàn)前，炭黑類、導(dǎo)電石墨類等傳統(tǒng)導(dǎo)電劑在鋰電池中已經(jīng)應(yīng)用多年，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。目前國內(nèi)炭黑市場以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主，滿足不了高端市場需求，高端導(dǎo)電炭黑市場仍然依賴進口，鋰電池用炭黑導(dǎo)電劑超過九成來自國外企業(yè)，市場上主流的傳統(tǒng)導(dǎo)電劑如SP、乙炔黑、科琴黑、KS等主要來自于美國卡博特（Cabot）、瑞士特密高（TIMCAL）、日本獅王（Lion）、日本電氣化學(xué)和日本昭和電工等企業(yè)。這些國外企業(yè)控制著傳統(tǒng)導(dǎo)電劑的市場話語權(quán)，因此中國鋰電池企業(yè)在傳統(tǒng)鋰電池導(dǎo)電劑方面長期處于依賴進口的狀態(tài)。

與傳統(tǒng)導(dǎo)電劑高度依賴進口態(tài)勢大不相同，近年來國內(nèi)許多公司開始介入新型導(dǎo)電劑研究，并不斷改進生產(chǎn)技術(shù)以及推進規(guī)?；瘧?yīng)用，得到許多下游鋰電池廠商接受，國產(chǎn)導(dǎo)電劑已經(jīng)逐步替代進口導(dǎo)電劑，改善了原有導(dǎo)電劑材料依賴進口的局面。我國鋰電池導(dǎo)電劑市場的國產(chǎn)化率已經(jīng)由2014年的12.9%提升2018年的31.2%，呈現(xiàn)逐年穩(wěn)步提高的趨勢。

二、國產(chǎn)新型導(dǎo)電劑優(yōu)勢

1.碳納米管和石墨烯等納米材料是我國戰(zhàn)略前沿重要研究領(lǐng)域

碳納米管和石墨烯等納米材料是國家戰(zhàn)略前沿重要研究領(lǐng)域：《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》中明確要求：“推動戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域創(chuàng)新突破，加快突破新一代信息通信、新能源、新材料、航空航天、生物醫(yī)藥、智能制造等領(lǐng)域核心技術(shù)?！薄吨袊圃?025》提出要高度關(guān)注顛覆性新材料對傳統(tǒng)材料的影響，做好超導(dǎo)材料、納米材料、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料提前布局和研制，加快基礎(chǔ)材料升級換代。我國對石墨烯的研究和應(yīng)用開發(fā)高度重視，僅科技部國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）就先后立項三項；2015年11月，工業(yè)和信息化部聯(lián)合國家發(fā)改委、科技部出臺了《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，強調(diào)要突破石墨烯材料規(guī)?；苽涔残躁P(guān)鍵技術(shù)?！吨攸c領(lǐng)域技術(shù)路線圖（2015年）》中提出石墨烯產(chǎn)業(yè)“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規(guī)模，2025年整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破千億”的發(fā)展目標(biāo)。

2.我國在碳納米管和石墨烯領(lǐng)域具有扎實的基礎(chǔ)研究基礎(chǔ)和充足的專利技術(shù)成果

我國在碳納米管領(lǐng)域的專利申請量為世界第一。從“十五”期間開始，我國納米材料呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭，根據(jù)“十三五”國家重點出版物《納米材料前沿——碳納米管》一書，我國自2013年開始，在納米科技領(lǐng)域發(fā)表的SCI論文數(shù)量超過美國，躍居世界第一。在專利數(shù)量方面，1996年至2016年我國在碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾埩亢嫌?5719件，2000年起該專利申請數(shù)量的爆發(fā)性增長得益于在前期研究積累的基礎(chǔ)，同時也受碳納米管技術(shù)得到業(yè)界重視程度的影響，特別是受美國2000年1月實施的國家納米技術(shù)計劃（NNI）的帶動。

我國在石墨烯領(lǐng)域發(fā)表的研究論文數(shù)、專利數(shù)均為世界第一。我國在石墨烯領(lǐng)域發(fā)表的研究論文數(shù)、申請的專利數(shù)均為全球第一。截至2018年6月，中國受理的石墨烯專利申請總量為46076件，國內(nèi)申請43586件，占比94.6%，國外申請2490件，占比5.4%，主要來源于美國、韓國、日本和德國。由我國本土申請的石墨烯專利始于2006年，并自2010年開始爆炸式增長，2018年我國受理的專利申請量高達13658件，研究熱度至今不減。在專利技術(shù)來源方面，中國的石墨烯最早優(yōu)先權(quán)專利占比達66.6%，其次是韓國、美國和日本，占比分別為12.3%、9.7%和3.1%，來源于中國的石墨烯專利已大幅領(lǐng)先于其他國家/地區(qū)。

3.我國在碳納米管和石墨烯領(lǐng)域的宏量制備技術(shù)處于國際先進序列

碳納米管的合成方法主要有電弧放電法、激光蒸發(fā)法和化學(xué)氣相沉積法。其中，電弧放電法的反應(yīng)溫度高，碳納米管的生長速率快、制備參數(shù)不易調(diào)控，所以通常難以實現(xiàn)對其精細(xì)結(jié)構(gòu)的控制。激光蒸發(fā)法因為設(shè)備昂貴、復(fù)雜等原因，現(xiàn)在已經(jīng)較少使用?；瘜W(xué)氣相沉積法是將含碳的化合物分解提供碳源，然后在催化劑的作用下實現(xiàn)碳納米管的生長。由于化學(xué)氣相沉積法的生長溫度較低、參數(shù)易于調(diào)控、成本較低、產(chǎn)量較高，在碳納米管的可控制備方面已顯示出優(yōu)越性。目前，采用化學(xué)氣相沉積法已經(jīng)實現(xiàn)碳納米管的批量制備，我國在這方面處于國際先進序列，主要碳納米管生產(chǎn)企業(yè)均采用了基于化學(xué)氣相沉積法批量制備碳納米管的工藝。

4.中國是全球最大鋰離子電池生產(chǎn)國，國產(chǎn)新型導(dǎo)電劑產(chǎn)品配套和公司服務(wù)能力強

將新型導(dǎo)電劑以粉體的方式應(yīng)用于鋰電池的效果并不理想，導(dǎo)電劑容易在極片中發(fā)生團聚，因此導(dǎo)電劑企業(yè)一般將新型導(dǎo)電劑進行分散，以漿料的方式提供給鋰電池廠商，實現(xiàn)商業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化。因此新型導(dǎo)電劑存在粉體制造和粉體分散的技術(shù)壁壘，一方面，導(dǎo)電漿料要求制備的粉體純度較高、導(dǎo)電性能優(yōu)異，且能穩(wěn)定、批量生產(chǎn)；另一方面，生產(chǎn)企業(yè)需要掌握將粉體有效分散制備漿料的技術(shù)，從而導(dǎo)入鋰電池。同時，導(dǎo)電劑的供給往往不是產(chǎn)品的單一形式，還包括配套的服務(wù)，生產(chǎn)企業(yè)一般會根據(jù)客戶的需求和所期望的產(chǎn)品性能，為其進行配方的設(shè)計和改進。鋰電池廠商對導(dǎo)電劑供應(yīng)商基本采取認(rèn)證采購模式，對供應(yīng)商的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)品性能等配套能力和服務(wù)能力有較高要求。

全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)主要集中在中、日、韓三國，從2015年開始，在中國大力發(fā)展新能源汽車的帶動下，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模開始迅猛增長，2015年已經(jīng)超過韓國、日本躍居至全球首位，并逐步拉大差距。2018年全球鋰離子電池產(chǎn)量達200GWh，中國產(chǎn)量為124.2GWh，占比62.1%。因此，國產(chǎn)新型導(dǎo)電劑相較國外競爭對手的優(yōu)勢之一就在于，中國是全球最大鋰離子電池生產(chǎn)國，國內(nèi)企業(yè)能夠與客戶高效互動，快速反應(yīng)，及時有效地掌握客戶需求，滿足客戶需要，直接為客戶提供配套的導(dǎo)電漿料。

三、競爭格局

作為符合鋰電池特別是動力鋰電池需要的導(dǎo)電劑，碳納米管導(dǎo)電漿料不僅要求制備的碳納米管具有較高的長徑比、純度等優(yōu)良的指標(biāo)，也對碳納米管導(dǎo)電劑生產(chǎn)企業(yè)分散技術(shù)提出較高的要求。同時，鋰電池企業(yè)對導(dǎo)電漿料供應(yīng)商有嚴(yán)格的考察程序，全面評估其產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、一致性以及持續(xù)供貨能力，考察周期較長，碳納米管導(dǎo)電漿料生產(chǎn)企業(yè)需要具備較強的綜合實力才能獲取客戶的信任。目前國內(nèi)生產(chǎn)新型導(dǎo)電劑的企業(yè)主要有青島昊鑫（道氏技術(shù)子公司